淺談鐵路配電所綜合自動(dòng)化技術(shù)

雷風(fēng)元

摘 要：配電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是個(gè)技術(shù)密集、多種專業(yè)技術(shù)相互交叉、相互配合的系統(tǒng)。它是建立在計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它綜合了配電所內(nèi)一次設(shè)備和交、直流電源及全部二次設(shè)備。

關(guān)鍵詞：鐵路配電所；綜合自動(dòng)化；構(gòu)成；優(yōu)越性；結(jié)構(gòu)模式

電力是鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的重要能源。它與提高運(yùn)輸效率，保證行車安全有著密切關(guān)系。自動(dòng)閉塞電線路、電力貫通線路及鐵路變、配電所、電源線路等設(shè)備構(gòu)成的供電網(wǎng)絡(luò)是鐵路重要的行車設(shè)備。現(xiàn)在的鐵路配電所綜合自動(dòng)化將鐵路配電所自動(dòng)化推向了一個(gè)更高的階段，其功能包括配電所遠(yuǎn)動(dòng)、繼電保護(hù)、開關(guān)操作、測(cè)量、故障錄波、事故順序記錄和運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)打印記錄等。

1 配電所綜合自動(dòng)化的構(gòu)成

配電所綜合自動(dòng)化是將配電所的二次設(shè)備（包括測(cè)量?jī)x表、信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等）經(jīng)過(guò)功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全配電所的主要設(shè)備和配電線路的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、自動(dòng)控制和微機(jī)保護(hù)，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動(dòng)化功能。配電所綜合自動(dòng)化的內(nèi)容包括微機(jī)監(jiān)控和微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)兩部分，具體功能如下。

1.1 監(jiān)控子系統(tǒng)的功能

1.1.1 數(shù)據(jù)采集

⑴模擬量的采集：電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等。

⑵開關(guān)量的采集。

⑶電能計(jì)量。

1.1.2 事件順序記錄（SOE）

斷路器跳合閘記錄、保護(hù)動(dòng)作順序記錄。

1.1.3 故障記錄、故障錄波

微機(jī)保護(hù)裝置兼作故障記錄和故障錄波器，記錄繼電保護(hù)動(dòng)作前后與故障有關(guān)的電流量和母線電壓。

1.1.4 操作控制功能

操作人員都可通過(guò)CRT屏幕對(duì)斷路器和隔離開關(guān)進(jìn)行分、合操作，對(duì)變壓器分接開關(guān)位置進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，對(duì)電容器進(jìn)行投、切控制，應(yīng)保留人工直接跳、合閘手段，斷路器操作應(yīng)有閉鎖功能。

1.1.5 安全監(jiān)視功能

越限監(jiān)視、監(jiān)視保護(hù)裝置是否失電、自控裝置工作是否正常等。

1.1.6 人機(jī)聯(lián)系功能

⑴人機(jī)聯(lián)系橋梁：CRT顯示器、鼠標(biāo)和鍵盤。

⑵CRT顯示畫面的內(nèi)容：顯示采集和計(jì)算的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)、顯示實(shí)時(shí)主接線圖、事件順序記錄（SOE） 、越限報(bào)警、值班記錄、歷史數(shù)據(jù)、保護(hù)定值和自控裝置的設(shè)定值。

⑶輸入數(shù)據(jù)：變比、定值、密碼等。

1.1.7 打印功能

定時(shí)打印報(bào)表和運(yùn)行日志、開關(guān)操作記錄打印、事件順序記錄打印、越限打印、召喚打印、抄屏打印、事故追憶打印。

1.1.8 數(shù)據(jù)處理與記錄功能

母線電壓每天定時(shí)記錄的最高值和最低值以及相應(yīng)的時(shí)間、統(tǒng)計(jì)斷路器動(dòng)作次數(shù)、斷路器切除故障電流和跳閘次數(shù)的累計(jì)數(shù)、控制操作和修改定值記錄。

1.2 微機(jī)保護(hù)子系統(tǒng)的功能

1.2.1 保護(hù)功能

電源線的保護(hù)、調(diào)壓器的保護(hù)、電容的保護(hù)、自閉（貫通）線路的保護(hù)、普通饋出的保護(hù)、不完全接地系統(tǒng)的單相接地選線等。

1.2.2 輔助功能

⑴它的工作不受監(jiān)控系統(tǒng)和其他子系統(tǒng)的影響。

⑵具有故障記錄功能。

⑶具有與統(tǒng)一時(shí)鐘對(duì)時(shí)功能。

⑷存儲(chǔ)多種保護(hù)整定值。

⑸當(dāng)?shù)仫@示與多處觀察和授權(quán)修改保護(hù)整定值。

⑹設(shè)置保護(hù)管理機(jī)或通信控制機(jī)，負(fù)責(zé)對(duì)各保護(hù)單元的管理。

⑺通信功能。

⑻故障自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)功能。

1.3 遠(yuǎn)動(dòng)及數(shù)據(jù)通信功能

⑴系統(tǒng)內(nèi)部的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)間的通信。

⑵自動(dòng)化系統(tǒng)與上級(jí)調(diào)度的通信。

2 配電所綜合自動(dòng)化的優(yōu)越性

2.1 提高供電質(zhì)量，提高電壓合格率

在配電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中包括有電壓、無(wú)功自動(dòng)控制功能，故對(duì)于具備有載調(diào)壓變壓器和無(wú)功補(bǔ)償電容器的配電所，可以大大提高電壓合格率，保證電力系統(tǒng)主要設(shè)備和各種電器設(shè)備的安全，使功率因數(shù)提高，降低網(wǎng)損，節(jié)約電能損耗。

2.2 提高配電所的安全、可靠運(yùn)行水平

配電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中的各子系統(tǒng)，絕大多數(shù)都是由微機(jī)組成的，它們多數(shù)具有故障診斷功能。除了微機(jī)保護(hù)能迅速發(fā)現(xiàn)被保護(hù)對(duì)象的故障并切除故障外，有的自控裝置并兼有監(jiān)視其控制對(duì)象工作是否正常的功能，發(fā)現(xiàn)其工作不正常及時(shí)發(fā)出告警信息。更為重要的是，微機(jī)保護(hù)裝置和微機(jī)型自動(dòng)裝置具有故障自診斷功能，這是當(dāng)今的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)比其常規(guī)的自動(dòng)裝置或四遙裝置突出的特點(diǎn)，這使得采用綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的配電所一、二次設(shè)備的可靠性大大提高。

2.3 提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行、管理水平

配電所實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化后，監(jiān)視、測(cè)量、記錄、抄表等工作都由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行，既提高了測(cè)量的精度，又避免了人為的主觀干預(yù)，運(yùn)行人員只要通過(guò)觀看顯示器屏幕，對(duì)配電所主要設(shè)備和各進(jìn)、配電線路的運(yùn)行工況和運(yùn)行參數(shù)一目了然。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)具有與上級(jí)調(diào)度遙信功能，可將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)及時(shí)送往調(diào)度中心，使調(diào)度員能及時(shí)掌握各配電所的運(yùn)行情況，也能對(duì)它進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)與控制，且各種操作都有事件順序記錄可供查閱，大大提高運(yùn)行管理水平。

2.4 減小配電所占地面積，降低造價(jià)，減少總投資

配電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，由于采用微計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)資源共享和信息共享，同時(shí)由于硬件電路多數(shù)采用大規(guī)模集成電路，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、功能強(qiáng)，與常規(guī)的二次設(shè)備相比，可以大大縮小配電所的占地面積，而且隨著微處理器和大規(guī)模集成電路的不斷降價(jià)，微計(jì)算機(jī)性能/價(jià)格比逐步上升，發(fā)展的趨勢(shì)是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的造價(jià)會(huì)逐漸降低，而性能和功能會(huì)逐步提高，因而可以減少配電所的總投資。

2.5 減少維護(hù)工作量，減少值班員勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)減員增效

由于綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，各子系統(tǒng)有故障自診斷功能，系統(tǒng)內(nèi)部有故障時(shí)能自檢出故障部位，縮短了維修時(shí)間。微機(jī)保護(hù)和自動(dòng)裝置的定值又可在線讀出檢查，可節(jié)約定期核對(duì)定值的時(shí)間，而監(jiān)控系統(tǒng)的抄表、記錄自動(dòng)化，值班員可不必定時(shí)抄表、記錄，可實(shí)現(xiàn)少人值班，與調(diào)度端的通信功能配合，能實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)，則完全可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，達(dá)到減員增效的目的。

3 配電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式

配電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式多采用分層分布式結(jié)構(gòu)。分布（分散）是指系統(tǒng)是按照配電所的元件、斷路器間隔設(shè)計(jì)、也可理解為一對(duì)一保護(hù)控制模式。分層是指配電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)按邏輯上劃分為三層，即站級(jí)管理層、通信層、間隔層。

⑴站級(jí)管理層。由一臺(tái)或多臺(tái)微機(jī)組成，這種微機(jī)操作簡(jiǎn)單方便，界面漢化，使運(yùn)行值班人員極易掌握，包括監(jiān)控計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、人機(jī)接口設(shè)備。

⑵通信層。主要功能就是作為數(shù)據(jù)集中處理和保護(hù)管理，擔(dān)負(fù)著上傳下達(dá)的重要任務(wù)，包括通信處理裝置、遠(yuǎn)程通信設(shè)備、所內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)、通信切換裝置，如下圖所示。

⑶間隔層按一次設(shè)備組織，一般按斷路器的間隔劃分，具有測(cè)量、控制和繼電保護(hù)部分，它包括變壓器（調(diào)壓器）保護(hù)測(cè)控裝置、自閉（貫通）保護(hù)測(cè)控裝置、電容器保護(hù)測(cè)控裝置、 綜合測(cè)控裝置、進(jìn)線保護(hù)測(cè)控裝置、母聯(lián)保護(hù)測(cè)控裝置等。